电磁兼容EMC与ANSYS仿真技术
ANSYS电磁兼容仿真设计软件用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。
电源和信号完整性
智能电话、平板电脑和其它通信设备的制造商有望将以更小的外形尺寸提供更稳健的数字体验。用户对稳健的数字体验的需求已经促使包括语音、视频、因特网和新应用在内的各项功能的高度集成化。这也驱动着制造商不断提高CPU速度/性能、数据接口的速度以及减少功耗。同时用户要求将这种体验置于精致的外形尺寸里。电小尺寸里越来越高的集成度会带来系统内或系统间(EMI)的噪声和干扰问题。在16.0版本里,ANSYS提供的先进技术能够提供电磁场仿真和电路仿真之间的无缝链接。此外,ANSYS还提供了全新的自动化用户定制设计流程以及高级容差电磁场求解器,便于将电源和信号完整性分析集成到主流设计流程中。ANSYS ECAD设计流程可支持由电路板、封装、连接器和IC插槽组成的电子系统的端到端仿真。自动化流程可减少耗时的手动设置和由此造成的误差,并简化系统成品测试标准生成和系统验证工作。
一、 传统EMC设计流程
传统EMC设计中一般遵循
产品设计--样品生产--EMC 测试--测试不通过--整改--更改设计--样品生产--测试通过。
传统电磁兼容设计的缺点:
Ø 测试的不确定性及试验的非全面性往往导致定位问题点困难。
Ø 需要大量反复的样品制作、测试试验以及设计修改工作。
Ø 产品设计周期长、成本高、风险大。
设计和整改更多的依赖于工程师的经验,如果更改的只是电容电阻可以在整改中很快就能看到效果,但是涉及到更改LAYOUT时很难确定更改是否如预想的那样有效果,给产品开发带来了不确定性。
随着汽车电子的发展特别是新能源互联网汽车的兴起,整车的EMC环境越来越恶劣,另一方面迫于成本的压力,意味着在EMC方面花的钱更少,如尽量不用屏蔽线,尽量不用金属材料,减少PCB面积和层数,提高芯片的集成度。然而国家和整车厂的标准却日益严苛。传统的EMC设计面临诸多挑战,急需一种正向设计的方法来解决日益突出的EMC问题,EMC仿真做为一种正向设计方法逐渐受到业内青睐。
二、 EMC仿真概述
EMC仿真是基于软件分析的一种正向电磁兼容设计方法。从功能上来分包括电源完整性仿真、信号完整性仿真和EMI仿真。从形式上来分包括3D仿真,PCB仿真和系统及电路仿真。
EMC仿真的优点:
Ø 预测和分析模块及系统的EMC。
Ø 修改某个模块的特性参数时,分析比较电磁干扰的变化,可重复性。
Ø 对各种防护设计的评估计算。制订干扰极限和敏感度规范。
Ø 可以立竿见影的看到不同设计的EMC区别
Ø 将无形的电磁场变成有形。
Ø 缩短研发周期,降低研发成本,控制设计风险。
EMC仿真现状:
Ø 仿真软件数目增多、功能增加、运行速度加快、精度提高。
Ø 应用仿真解决EMC问题的公司增多,逐渐被工程师接受。
Ø 国外起步早,发展迅速。绝大部分仿真软件均为国外公司开发。
Ø 国内近年来才开始重视,EMC仿真软件比较薄弱。
三、 EMC仿真算法
电磁场的分析方法有解析法和数值法。EMC仿真软件都是基于数值法。
常用的数值法有:
所有的算法离不开一个基础那就是Maxwell方程
看完之后还没有晕的可以再看看微分方程
四、 EMC仿真软件
现在比较主流的EMC仿真软件有ANSYS系列和CST系列
ANSYS系列
CST系列
我这么宣传,是不是得给我广告费,请ANSYS和CST主动联系我,呵呵。
五、 EMC仿真内容
从EMC软件种类可以大致知道EMC仿真涉及的内容。
Ø 3D EMC仿真: 机械结构的EMC仿真,本征腔体谐振,箱体EMC仿真,EMC测试仿真,线束仿真。
Ø PCB 仿真:PI,SI,EMI仿真。
Ø 系统及电路仿真:电路模块仿真,系统仿真。
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